(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤトレッド部に配置されたセンサからの入力情報に基づいて、タイヤが外側に変形したときに接地面外において最も外側へ膨れる点である２つの膨出点間の接地面を含む長さである接地面外変形範囲を表す指標と、そのときのタイヤの接地長を表す指標又はタイヤの接地時間比を表す指標とを算出し、上記算出された接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標との関係から、当該タイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とするタイヤ摩耗推定方法。
【請求項２】
上記センサを加速度センサとするとともに、この加速度センサで検出された加速度の時系列波形、または、上記加速度を微分した値の時系列波形、または、上記加速度を積分した値の時系列波形のいずれかから、上記接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標とを算出することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項３】
上記加速度の検出方向がタイヤ径方向、または、タイヤ周方向であることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項４】
上記センサを歪センサとするとともに、この歪センサで検出されたタイヤ周方向歪の時系列波形、または、上記周方向歪を微分した値の時系列波形、または、上記周方向歪を積分した値の時系列波形のいずれかから、上記接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標とを算出することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項５】
上記センサをタイヤのインナーライナー部に配置したことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項６】
上記時系列波形に現れるトレッドの接地面外における変形に対応する２つのピーク間の時間である変形時間を算出し、この算出された変形時間にタイヤ速度を掛け合わせて得られる変形長を、上記タイヤ接地面外変形範囲の指標とすることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項７】
上記時系列波形に現れるトレッドの接地面外における変形に対応する２つのピーク間の時間である変形時間を算出し、この算出された変形時間をタイヤ１回転に要する時間で除して得られる変形時間比を、上記タイヤ接地面外変形範囲の指標とすることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項８】
上記タイヤ接地長を、上記時系列波形に現れるトレッドの接地端における変形に対応する２つのピーク間の時間である接地時間を算出し、この算出された接地時間にタイヤ速度を掛け合わせて得ることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項９】
上記タイヤ接地時間比を、上記時系列波形に現れるトレッドの接地端における変形に対応する２つのピーク間の時間である接地時間を算出し、この算出された接地時間をタイヤ１回転に要する時間で除して得ることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項１０】
上記摩耗の度合いの推定を行うタイヤ速度の上限値を１００ｋｍ／ｈｒとしたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項１１】
タイヤの摩耗の度合いに応じた、接地面外変形範囲を表す指標と、そのときのタイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標との関係を予め求めておき、この予め求めておいた接地面外変形範囲を表す指標とタイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標との関係と、上記算出された接地面外変形範囲を表す指標とタイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標との関係を比較して当該タイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
【請求項１２】
タイヤトレッド部のタイヤ周方向もしくはタイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサと、上記検出された加速度の時系列波形に出現する、タイヤが外側に変形したときに接地面外において最も外側へ膨れる点である２つの膨出点に対応するピークから、上記膨出点間の接地面を含む長さである当該タイヤの接地面外変形範囲の指標を算出する接地面外変形範囲算出手段と、上記加速度を微分した値の時系列波形である加速度の微分波形を演算する微分波形演算手段と、上記加速度の微分波形のタイヤ接地端に対応するピークから当該タイヤの接地長の指標又はタイヤの接地時間比の指標を算出するたわみ量算出手段と、上記算出された接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標とから当該タイヤの摩耗を推定する摩耗状態推定手段とを備えたことを特徴とするタイヤ摩耗推定装置。
【請求項１３】
タイヤトレッド部の周方向歪を検出する歪センサと、上記検出された周方向歪の時系列波形に出現する、タイヤが外側に変形したときに接地面外において最も外側へ膨れる点である２つの膨出点に対応するピークから、上記膨出点間の接地面を含む長さである当該タイヤの接地面外変形範囲の指標を算出する接地面外変形範囲算出手段と、上記周方向歪を微分した値の時系列波形である周方向歪の微分波形を演算する微分波形演算手段と、上記周方向歪の微分波形のタイヤ接地端に対応するピークから当該タイヤの接地長の指標又はタイヤの接地時間比の指標を算出するたわみ量算出手段と、上記算出された接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標とから当該タイヤの摩耗を推定する摩耗状態推定手段とを備えたことを特徴とするタイヤ摩耗推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの摩耗の度合いを推定する方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タイヤが摩耗すると排水性能が低下し、湿潤路面での制動距離が長くなる。また、スタッドレスタイヤでは、摩耗により氷雪路面上のグリップ性能が低下する。更に、過度の摩耗はトレッドベルトへ水が浸入しタイヤの破壊を引き起こすこともあり、非常に危険である。小型乗用車の場合、タイヤの残溝量が１．６ｍｍになるとスリップサインと呼ばれるゴムの突起が溝部に現れるようになっている。車両の走行安全性を考えると、上記スリップサインの出現より前にタイヤは交換されるべきであるが、こういったメンテナンスに無関心な運転者も少なくないのが現状である。
運転者への警告のため、タイヤの摩耗を自動的に検出する技術が求められている。また、車両制御の面からも、摩耗によるタイヤ特性の変化を把握し、より安全な制御を実現することが期待されている。
タイヤの摩耗を推定する方法としては、従来、ＧＰＳや光学センサなどにより車両の絶対速度を算出してこれを車輪回転速度と比較することによりタイヤ動半径を算出し、このタイヤ動半径と新品時のタイヤ半径の差からタイヤ摩耗量を求める方法が知られている。しかし、完全に摩耗したタイヤであっても、その回転数と新品タイヤの回転数との差は高々１％程度であるため、上記タイヤ半径の差からタイヤ摩耗量を求めるためには、高い精度の計測が必要なだけでなく、実際の走行においては、旋回時の内外輪誤差や、制駆動時の加速度スリップによる誤差、勾配に伴う誤差などを含むため、安定して精度の良い推定を実現することが困難であった。
そこで、トレッド部に磁性材料から成る検知体を埋め込んでおくとともに、車体側に磁気センサを配置して、タイヤの摩耗により上記検知体が摩耗して検出信号が変化することを検知してトレッド部の摩耗を推定する方法や、導電ゴムから成る抵抗体を備えたセンサを埋め込んでおき、タイヤの摩耗により上記センサの特性値が変化することを検知してトレッド部の摩耗を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２１４８０８号公報
【特許文献２】特開２００５−２８９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、トレッド部に磁性材料や導電ゴムを埋め込む方法では、摩耗が進展すると検知体やセンサが接地面に露出するため、タイヤの耐久性への悪影響が懸念されるだけでなく、トレッドゴムとは異なる物性のゴムがトレッド表面に露出した場合には、タイヤのグリップ力が低下してしまうといった問題やこれらが亀裂破壊核となるなどの問題があった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、耐久性に優れるとともに、タイヤの摩耗度合を精度よく推定することのできる方法とその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
図６（ａ）は、タイヤに荷重を加えて撓ませたときのタイヤの外形を示す模式図で、図６（ｂ）は路面近傍の拡大図である。タイヤに荷重を加えると、接地面がタイヤ中心方向に押し込められ、その周辺は、同図の一点鎖線で示す初期プロファイルから外側に膨れる変形をする。ここで、接地面外において最も外側へ膨れる点を膨出点と定義する。
本発明者は鋭意検討の結果、同図の破線で示す摩耗したタイヤの外形と同図の実線で示す新品のタイヤの外形とを比較すると、同じたわみ量を与えた際に、摩耗したタイヤでは上記膨出点がより接地面に近いところにあることから、タイヤのたわみ量と上記膨出点間のタイヤに沿った長さである接地面外変形の範囲とを比較することにより、荷重やタイヤの摩耗形態が異なった場合でも、タイヤの摩耗を精度よく推定することができることを見出し、本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、タイヤの摩耗を推定する方法であって、タイヤトレッド部に配置されたセンサからの入力情報に基づいて、タイヤが外側に変形したときに接地面外において最も外側へ膨れる点である２つの膨出点間の接地面を含む長さである接地面外変形範囲を表す指標と、そのときのタイヤの接地長を表す指標又はタイヤの接地時間比を表す指標とを算出し、上記算出された接地面外変形範囲の指標とタイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標との関係から、当該タイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とするものである。これにより、例えば、センター部に対してショルダー部の方が摩耗気味であるなど、タイヤの摩耗形態が異なった場合や、積載する重量が変化して荷重が変化した場合でも、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記センサを加速度センサとするとともに、この加速度センサで検出された加速度の時系列波形、または、上記加速度を微分した値の時系列波形、または、上記加速度を積分した値の時系列波形のいずれかから、上記接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標とを算出するようにしたもので、これにより、上記各指標を精度よく算出することができる。
なお、加速度の時系列波形は時間により変化する加速度センサの出力の大きさを時間軸に沿って並べたもので、加速度波形と加速度の時系列波形とは同じであり、上記加速度波形を微分した波形も積分した波形もいずれも時系列波形である。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のタイヤ摩耗検知方法において、上記加速度の検出方向をタイヤ径方向、または、タイヤ周方向としたもので、これにより、上記指標を更に精度よく算出できる。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤの摩耗推定方法において、上記センサを歪センサとするとともに、この歪センサで検出されたタイヤ周方向歪の時系列波形、または、上記周方向歪を微分した値の時系列波形、または、上記周方向歪を微分した値の時系列波形のいずれかから、上記接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標とを算出することを特徴とするものである。このように、上記加速度に代えて、タイヤトレッド部の周方向歪波形を用いても、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記センサをタイヤのインナーライナー部に配置したもので、これにより、センサをトレッドゴム内に配置する場合に比べてセンサの耐久性を向上させることができる。
【０００７】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記時系列波形に現れるトレッドの接地面外における変形に対応する２つのピーク間の時間である変形時間を算出し、この算出された変形時間にタイヤ速度を掛け合わせて得られる変形長を、上記タイヤ接地面外変形範囲の指標とすることを特徴とするもので、これにより、タイヤ接地面外変形範囲の指標を精度よく算出することができる。
また、請求項７に記載の発明は、請求項２〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記時系列波形に現れるトレッドの接地面外における変形に対応する２つのピーク間の時間である変形時間を算出し、この算出された変形時間をタイヤ１回転に要する時間で除して得られる変形時間比を、上記タイヤ接地面外変形範囲の指標とすることを特徴とするもので、この方法でもタイヤ接地面外変形範囲の指標を精度よく算出することができる。
請求項８に記載の発明は、請求項２〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法方法において、タイヤ接地長を、上記時系列波形に現れるトレッドの接地端における変形に対応する２つのピーク間の時間である接地時間を算出し、この算出された接地時間にタイヤ速度を掛け合わせて得ることを特徴とするもので、これにより、タイヤ接地長の指標を精度よく算出することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項２〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記タイヤ接地時間比を、上記時系列波形に現れるトレッドの接地端における変形に対応する２つのピーク間の時間である接地時間を算出し、この算出された接地時間をタイヤ１回転に要する時間で除して得ることを特徴とするもので、タイヤ接地時間比の指標を精度よく算出することができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記摩耗の度合いの推定を行うタイヤ速度の上限値を１００ｋｍ／ｈｒとしたことを特徴とするもので、これにより安定した摩耗推定を行うことができる。
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、タイヤの摩耗の度合いに応じた、接地面外変形範囲を表す指標と、そのときのタイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標との関係を予め求めておき、この予め求めておいた接地面外変形範囲を表す指標とタイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標との関係と、上記算出された接地面外変形範囲を表す指標とタイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標との関係を比較して当該タイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とするもので、これにより、タイヤの摩耗の度合いを更に精度よく推定することができる。
【０００８】
請求項１２に記載の発明は、タイヤの摩耗を推定する装置であって、タイヤトレッド部のタイヤ周方向もしくはタイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサと、上記検出された加速度の時系列波形に出現する、タイヤが外側に変形したときに接地面外において最も外側へ膨れる点である２つの膨出点に対応するピークから、上記膨出点間の接地面を含む長さである当該タイヤの接地面外変形範囲の指標を算出する接地面外変形範囲算出手段と、上記加速度を微分した値の時系列波形である加速度の微分波形を演算する微分波形演算手段と、上記加速度の微分波形のタイヤ接地端に対応するピークから当該タイヤの接地長の指標又はタイヤの接地時間比の指標を算出するたわみ量算出手段と、上記算出された接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標とから当該タイヤの摩耗を推定する摩耗状態推定手段とを備えたことを特徴とするものである。これにより、上記のタイヤ摩耗推定方法を実現するための装置を得ることができる。
請求項１３に記載の発明は、タイヤの摩耗を推定する装置であって、タイヤトレッド部の周方向歪を検出する歪センサと、上記検出された周方向歪の時系列波形に出現する、タイヤが外側に変形したときに接地面外において最も外側へ膨れる点である２つの膨出点に対応するピークから、上記膨出点間の接地面を含む長さである当該タイヤの接地面外変形範囲の指標を算出する接地面外変形範囲算出手段と、上記周方向歪を微分した値の時系列波形である周方向歪の微分波形を演算する微分波形演算手段と、上記周方向歪の微分波形のタイヤ接地端に対応するピークから当該タイヤの接地長の指標又はタイヤの接地時間比の指標を算出するたわみ量算出手段と、上記算出された接地面外変形範囲の指標と、タイヤ接地長の指標又はタイヤ接地時間比の指標とから当該タイヤの摩耗を推定する摩耗状態推定手段とを備えたことを特徴とするものである。これによっても、上記のタイヤ摩耗推定方法を実現するための装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るタイヤ摩耗推定装置１０の構成を示す機能ブロック図で、同図において、１１はタイヤトレッド部の加速度を検出する加速度センサ、１２は車輪の回転速度を検出する車輪速センサ、１３は上記加速度センサの出力からタイヤトレッド部の加速度の時系列波形を抽出する加速度波形抽出手段、１４は上記加速度を微分した値の時系列波形である加速度の微分波形を演算する微分波形演算手段、１５は上記加速度の時系列波形に現れる膨出点に対応する２つのピーク間の時間である変形時間を算出するとともに、この算出された変形時間にタイヤ速度を掛け合わせ、当該タイヤの接地面外変形範囲の指標である変形長Ｘを算出する変形長算出手段、１６は上記加速度の微分波形に現れるトレッドの接地端における変形に対応する２つのピーク間の時間である接地時間を算出し、この算出された接地時間にタイヤ速度を掛け合わせ、当該タイヤのたわみ量の指標である接地長Ｌを算出する接地長算出手段、１７は予め求めておいたタイヤ摩耗の度合に応じた変形長Ｘと接地長Ｌとの関係を示すマップ１７Ｍを記憶する記憶手段、１８は上記算出された変形長Ｘと接地長Ｌと上記マップ１７Ｍとから、当該タイヤの摩耗の度合を推定する摩耗推定手段である。なお、本例では、上記タイヤ速度を、車輪速センサ１２で検出された車輪の回転速度と当該タイヤの径とを用いて算出するようにしている。
また、本例では、加速度センサ１１を、図２に示すように、タイヤ１のインナーライナー部２のタイヤの幅方向中心に、その検出方向がタイヤ径方向になるように配置して、路面からタイヤトレッド３の内面に作用するタイヤ径方向の加速度を検出する。
車輪速センサ１２は、ヨークとコイルとから成るセンサ部を図示しないナックルに装着して車軸の回転を検出する周知の電磁誘導型の車輪速センサを用いている。
また、上記加速度波形抽出手段１３から摩耗推定手段１８までの各手段は車体側に設置されて演算部１９を構成する。
上記加速度センサ１１の出力信号を演算部１９に送る構成としては、例えば、図２に示すように、インナーライナー部２もしくはホイール４に送信器１１Ｆを設置して、上記出力信号を図示しない増幅器で増幅した後、無線にて上記演算部１９に送信する構成とすることが好ましい。なお、演算部１９をタイヤ側に設けて摩耗推定手段１８の判定結果を車体側の図示しない車両制御装置に送信する構成としてもよい。
【００１０】
次に、本最良の形態に係るタイヤ摩耗推定方法について説明する。
まず、加速度センサ１１によりタイヤトレッド３の変形に伴って変形するインナーライナー部２内面のタイヤ径方向の加速度を検出する。加速度波形抽出手段１３では、上記加速度センサの出力信号から、上記径方向加速度の時系列波形（以下、加速度波形という）を抽出する。図３は上記加速度波形の一例を示す図で、横軸は時間［sec.］で、縦軸は径方向の加速度の大きさ［Ｇ］である。加速度がプラスの値の場合にはタイヤ外側に加速度が発生しており、マイナスの値の場合にはタイヤ中心方向に加速度が発生している。この加速度は、タイヤトレッドが径方向に受けている力にほぼ比例して発生しており、若干の
位相差はあるが、径方向の変形量に比例している。
プラス側の２つのピーク近傍は接地面外であり、トレッドがタイヤ外側に変形するような力を受けていることから、上記２つのピークは膨出点であることが分かる。したがって、上記２つのピーク間の時間を変形時間と定義し、この変形時間に速度を掛け合せたものを変形長Ｘとする。変形長算出手段１５では、上記加速度波形から上記変形長Ｘを算出し、これを接地面外変形範囲の指標とする。なお、ピーク検出においては、加速度センサ１１の感度にもよるが、適度なローパスフィルタを掛けてからピーク検出する方がデータが安定する。すなわち、より安定した摩耗推定をすることができる。また、上記ピーク間の時間間隔はタイヤ速度によって大きく変化するので、ローパスフィルタの周波数はタイヤ速度に応じて変える方が、各速度における波形形状を同様にすることができるので、より安定した推定を行うことができる。
【００１１】
微分波形演算手段１４では、上記加速度波形抽出手段１３で抽出した加速度を微分した値の時系列波形である加速度の微分波形を演算する。図４は上記加速度の微分波形の一例を示す図で、横軸は時間［sec.］で、縦軸は径方向の加速度微分値［Ｇ/sec.］である。同図のピークはトレッドの受けている径方向の力が最も変化している点に相当する。上記２つのピーク間の時間を接地時間と定義し、この接地時間に速度を掛け合せたものを接地長Ｌとする。接地長算出手段１６では、上記微分波形から上記接地長Ｌを算出し、これをタイヤのたわみ量の指標とする。
図６（ａ），（ｂ）に示すように、タイヤに荷重を加えると、接地面がタイヤ中心方向に押し込められ、その周辺は、同図の一点鎖線で示す初期プロファイルから外側に膨れる変形をするが、タイヤのたわみ量が同じ場合、すなわち、接地長Ｌが同じ場合には、変形長Ｘは摩耗したタイヤの方が短くなる。
そこで、摩耗推定手段１８では、上記変形長算出手段１５で算出された変形長Ｘと接地長算出手段１６で算出された接地長Ｌと予め記憶手段１７に記憶しておいたタイヤ摩耗の度合に応じた変形長Ｘと接地長Ｌとの関係を示すマップ１７Ｍとを用いて当該タイヤの摩耗の度合を推定する。
【００１２】
変形長Ｘと接地長Ｌとの関係は以下の試験結果に基づいて求めた。
摩耗量だけでなく、摩耗の形態の影響も含めて検討すべく、以下の４種の試験タイヤを準備した。言うまでもなく、市場における摩耗の形態にはバラツキがあり、摩耗形態が異なっても推定誤差が小さいことが重要である。
試験タイヤ１〜新品タイヤ；溝約８ｍｍ
試験タイヤ２〜摩耗タイヤ；残溝約４ｍｍ、
ショルダー部が摩耗気味
試験タイヤ３〜摩耗タイヤ；残溝約４ｍｍ、
センター部が摩耗気味、ショルダー部は残っている形態
試験タイヤ４〜摩耗タイヤ；残溝約２ｍｍ、
ほぼ均等に摩耗、スリップサインに近いレベル
試験タイヤ１〜４を、フラットベルト試験機上で時速４０ｋｍにて走行させ、タイヤ径方向の加速度を計測し、上記加速度波形を用いて変形量Ｘと接地長Ｌとを算出した。用いたタイヤはサイズが２０５／６５Ｒ１５のタイヤで、そのときの内圧は２３０ｋＰａである。また、荷重については、３〜７ｋＮまで１ｋＮおきに変化させた。
接地長Ｌと変形長Ｘとの関係を図５のグラフに示す。グラフの横軸は接地長Ｌ（ｍ）で縦軸は変形長Ｘ（ｍ）である。このグラフから、試験タイヤ１と試験タイヤ２，３と試験タイヤ４とはそれぞれ別々のライン上にのっており、同じ接地長Ｌで比較すると、摩耗が進むほど変形長Ｘが短くなっていることが分かる。
また、同図の□印で示す試験タイヤ２と△印で示す試験タイヤ３とは摩耗の形態が異なっている。一般に、摩耗の形態が異なると接地長Ｌや変形長Ｘは異なるが、グラフでは同一ライン上を動いている。したがって、接地長Ｌと変形長Ｘとの関係からタイヤの摩耗を推定すれば、摩耗の形態が異なっていても安定して摩耗レベルを推定できる。
ところで、タイヤ速度が大きくなると変形への遠心力の影響が大きくなり、その結果、接地長Ｌと変形長Ｘとの関係も変ってくる。そこで、推定を行う際のタイヤ速度の上限値を定め、低速側で推定する方が安定した摩耗推定が実現できる。また、摩耗の進展は非常に遅いため、高速走行時に推定できなくても実用上は何ら問題はない。タイヤの種類にもよるが、タイヤ速度が１００ｋｍ／ｈｒを超えるとタイヤの動半径への遠心力の影響が大きくなるので、１００ｋｍ／ｈｒ以下で測定することが好ましい。なお、上記試験をタイヤ速度を変えて行ったところ、１００ｋｍ／ｈｒまでの範囲では各ラインは動かず安定していることが確認された。
【００１３】
このように本最良の形態では、タイヤ１のインナーライナー部２内面側に加速度センサ１１を設けて、タイヤトレッド３のタイヤ径方向の加速度の時系列波形（加速度波形）を検出し、この加速度波形に現れる膨出点に対応する２つのピーク間の時間である変形時間を算出して当該タイヤの接地面外変形範囲の指標である変形長Ｘを算出するとともに、上記加速度を微分した値の時系列波形である微分波形に現れるタイヤトレッド３の接地端に対応する２つのピーク間の時間である接地時間を算出して当該タイヤのたわみ量の指標である接地長Ｌを算出し、この算出された変形長Ｘと、接地長Ｌと、予め求めておいたタイヤ摩耗の度合に応じた変形長Ｘと接地長Ｌとの関係を示すマップ１７Ｍとに基づいて当該タイヤの摩耗の度合を推定するようにしたので、荷重やタイヤの摩耗形態が異なった場合でも、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。また、加速度センサ１１はタイヤ踏面に露出しないので、耐久性に優れるとともに、グリップ力などのタイヤ性能を損なうことなく、タイヤの摩耗を推定することができる。
【００１４】
なお、上記最良の形態では、加速度センサ１１を、図２に示すように、タイヤ１のインナーライナー部２の内面のタイヤの幅方向中心に配置したが、インナーライナー部２のタイヤ径方向外側でかつベルト層の内側や、ベルト層よりもタイヤ径方向外側でかつトレッドゴムに形成された溝部よりも内側に配置しても同様の効果を得ることができる。但し、耐久性や取付けの容易さを考慮すると、本例のように、インナーライナー部２の内面側に取付ける方が有利である。
また、上記例では、車輪速センサ１２を用いて当該タイヤの速度を検出するようにしたが、車体側に速度センサもしくは加速度センサを設けて車体速度を計測し、この車体速度からタイヤ速度を求めるようにしてもよい。
上記加速度波形のピークもしくは微分波形のピークは、タイヤの１回転毎に繰り返し現れるので、上記ピークの時間間隔と当該タイヤの径とを用いてタイヤ速度を算出するようにしてもよい。
【００１５】
また、上記例では、タイヤたわみ量の指標を接地長Ｌとし、タイヤ接地面外変形範囲の指標を変形長Ｘとしたが、接地時間と変形時間をそのまま用いてもよい。この場合には、更にタイヤ速度を考慮したマップが必要なので、本例のように、長さをメジャーとした方が、速度が変動しても一つの基準で安定した推定ができるので好ましい。
また、タイヤたわみ量の指標として、接地時間をタイヤ１回転分に要する時間で除した接地時間比を用い、タイヤ面外変形範囲の指標として、変形時間をタイヤ１回転分に要する時間で除した変形時間比を用いてもよい。このような時間比を用いることにより、長さをメジャーとして用いる場合と同様に、速度が変動しても、一つの基準で安定した推定が可能となる。
また、タイヤたわみ量の指標については、図７（ａ）に示すような、タイヤ周方向加速度波形や、図７（ｂ）に示すような、径方向加速度を積分した値の時系列波形である径方向加速度の積分波形に現れる２つのピーク値の時間間隔を計測してこれを接地時間とし、この接地時間とタイヤ速度とからタイヤたわみ量の指標である接地長Ｌを算出するようにしてもよい。
【００１６】
また、上記例では、加速度センサ１１により検出したタイヤ径方向加速度からタイヤの摩耗を推定したが、上記加速度センサ１１に変えて歪センサを設け、タイヤ周方向歪波形を検出してタイヤの摩耗を推定するようにしてもよい。図８（ａ）はタイヤ周方向歪波形の一例を示す図で、図８（ｂ）はその微分波形である。上記膨出点においては、上記のように、タイヤ径方向加速度がプラスであり、トレッドがタイヤ外側に変形するが、その場合、タイヤ内面側はベルトを中立軸として圧縮されるように曲げられるので、タイヤ周方向歪はマイナスになる。したがって、タイヤ周方向歪波形のマイナス側のピーク間の時間を計測してこれを変形時間とすればよい。この変形時間とタイヤ速度とからタイヤ接地面外変形範囲の指標である変形長Ｘを算出することができる。また、径方向の力が最も変化している点は、タイヤ周方向歪も最も変化する点でもあるので、タイヤ周方向歪波形の微分波形に現れる２つのピーク間の時間を計測して接地時間とすれば、この接地時間とタイヤ速度とからタイヤ歪の指標である接地長Ｌを算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上説明したように、本発明のタイヤの摩耗推定装置は、耐久性に優れるとともに、タイヤの摩耗形態によらずタイヤの摩耗を精度よく検知できるので、当該タイヤの摩耗を、例えば、警報手段等を用いてドライバーに認識させるなどすれば、車輌の走行安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の最良の形態に係るタイヤ摩耗推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】加速度センサの取付け例を示す図である。
【図３】タイヤ径方向加速度波形を示す図である。
【図４】タイヤ径方向加速度の微分波形を示す図である。
【図５】接地長Ｌと変形量Ｘとの関係を示す図である。
【図６】荷重負荷時におけるタイヤの外形変化を示す模式図である。
【図７】タイヤ周方向加速度波形と径方向加速度の積分波形を示す図である。
【図８】タイヤ周方向歪波形及びこの歪波形の微分波形を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  タイヤ、２  インナーライナー部、３  タイヤトレッド、４  ホイール、
１０  タイヤ摩耗推定装置、１１  加速度センサ、１１Ｆ  送信器、
１２  車輪速センサ、１３  加速度波形抽出手段、１４  微分波形演算手段、
１５  変形長算出手段、１６  接地長算出手段、１７  記憶手段、１７Ｍ  マップ、
１８  摩耗推定手段、１９  演算部。
【図１】
0005183114.tif 000002
【図２】
0005183114.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005183114.tif 000005
【図５】
0005183114.tif 000006
【図６】
0005183114.tif 000007
【図７】
0005183114.tif 000008
【図８】
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